DK169528B1 - Method and apparatus for pumping, preferably refrigerants - Google Patents

Abstract

PCT No. PCT/SE89/00029 Sec. 371 Date Jul. 24, 1990 Sec. 102(e) Date Jul. 24, 1990 PCT Filed Jan. 27, 1989 PCT Pub. No. WO89/07227 PCT Pub. Date Aug. 10, 1989.A method and apparatus for enabling refrigerants, preferably freons, to be emptied from refrigeration systems or heat pump systems with the aid of piston compressor pumps when repairing or scrapping such systems. The compressor suction line is connected to one chamber of a heat exchanger and a pressure reduction valve is connected in the suction line upstream of the heat exchanger. The pressure line extending from the compressor passes to an oil separator and then to the other chamber of the heat exchanger. The fall in pressure in the reduction valve and heating of the refrigerant in the heat exchanger causes the refrigerant to be in a gaseous state when reaching the compressor, which is a prerequisite for safe operation of the compressor. The pressure increase achieved in the compressor pump and cooling of the refrigerant in the heat exchanger enables the refrigerant to be delivered to a container, preferably in a liquid state.

Description

DK 169528 B1DK 169528 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et apparat, der gør det muligt at anvende en stempelkompressorpumpe til pumpning, fortrinsvis af kølemidler, med lave kogepunkter, enten i væske- eller gasfase, f.eks. freoner fra et 5 første kølemiddelkredsløb eller -beholder til et andet kølemiddelkredsløb eller -beholder.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a method and apparatus which makes it possible to use a piston compressor pump for pumping, preferably of refrigerants, with low boiling points, either in liquid or gas phase, e.g. freons from a first refrigerant circuit or container to a second refrigerant circuit or container.

Udviklingen af køle- og fryseanlæg har resulteret i udstrakt brug af forskellige freontyper som kølemiddel.The development of refrigeration and freezing plants has resulted in widespread use of various types of refrigerants as refrigerants.

Ved reparation og ophugning af små køle- og fryseanlæg har 10 genvinding af kølemidlet været ignoreret, fordi der ikke findes nogen fremgangsmåder, ved hjælp af hvilke kølemidlet kan genvindes let og hurtigt og ved relativt lave omkostninger. I stedet er disse freoner simpelt hen blevet udledt til atmosfæren. Hvor det drejer sig om større 15 anlæg, har der i tilsvarende situationer været gjort forsøg på at genvinde så meget af kølemidlet som muligt ved hjælp af relativt kostbare og uhåndterlige stempelfrie kompressorpumper.In the repair and scrapping of small refrigeration and freezing plants, 10 recovery of the refrigerant has been ignored because there are no methods by which the refrigerant can be recovered easily and quickly and at relatively low cost. Instead, these freons have simply been released into the atmosphere. In the case of larger 15 plants, attempts have been made in similar situations to recover as much of the refrigerant as possible by means of relatively expensive and unmanageable piston-free compressor pumps.

Den nyligt erkendte kendsgerning, at freoner har en 20 skadelig indvirkning på det atmosfærisk beskyttende ozonlag, der omgiver jorden, har ført til et krav om reduktion af freonudslippet til atmosfæren. Dette krav har ført til udvikling af freonsugeapparater eller freon-exhausters, som er baseret på anvendelsen af stempelkom-25 pressorer af den type, som massefremstilles i stort antal og derved ved relativt lave omkostninger til brug i forbindelse med kompressordrevne køle- og fryseskabe. Disse freonsugeapparater er imidlertid kun egnede til udsugning af freon i gasform, eftersom flydende freon ikke 30 kan komprimeres, og følgeligt vil kompressoren blive svært beskadiget, hvis flydende freon trænger ind i en arbejdende stempelkompressor. Ved tømning af sådanne køleanlæg, der indeholder freon i både væskeformig og luftformig tilstand i forskellige dele af anlægget, er det følgeligt anbefalel-35 sesværdigt, at systemet tømmes fra gassiden, og at det flydende freon tillades at overgå til en luftformig fase i anlægget under dettes tømning. En sådan tømningsproces vil imidlertid tage lang tid at fuldføre, og den er ikke helt 2 DK 169528 B1 sikker, eftersom der altid er risiko for, at flydende freon vil komme ind i pumpen og forårsage svær pumpeødelæggelse.The recently acknowledged fact that freons have a detrimental effect on the atmospheric protective ozone layer that surrounds the earth has led to a demand for a reduction of the friendlier emission to the atmosphere. This requirement has led to the development of freons suction appliances or Freon exhausters, which are based on the use of piston compressors of the type which are mass-produced in large numbers and thereby at relatively low cost for use in compressor-operated refrigerators and freezers. However, these freon suction devices are only suitable for gas extraction of the freon, since liquid freon cannot be compressed, and consequently the compressor will be severely damaged if liquid freund penetrates a working piston compressor. Accordingly, when emptying such refrigeration systems containing Freon in both liquid and gaseous states in various parts of the plant, it is recommended that the system be emptied from the gas side and that the liquid Freund be allowed to enter an gaseous phase in the system during its emptying. However, such an emptying process will take a long time to complete and it is not completely safe, as there is always a risk that liquid Freon will enter the pump and cause severe pump destruction.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en 5 fremgangsmåde og et apparat, der tillader et køleanlæg at blive tømt hurtigt og sikkert fra både anlæggets gasside og væskeside. Et andet formål er at tilvejebringe mindre omkostningskrævende, let håndterbare og let transportable freonsugeapparater ved at muliggøre opbygning af disse ved 10 hjælp af i og for sig kendte masseproducerede komponenter. Ovennævnte opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde og et apparat ifølge opfindelsen, der er ejendommeligt ved det i henholdsvis fremgangsmåde- og apparatkravet angivne.It is the object of the invention to provide a method and apparatus which allows a cooling system to be emptied quickly and safely from both the gas side and the liquid side. Another object is to provide less costly, easily manageable and easily transportable Freon suction apparatus by enabling their construction by means of mass-produced components known per se. The above is achieved according to the invention by a method and an apparatus according to the invention, which are characterized by the method and apparatus requirements respectively.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere 15 forklaret under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser en fremgangsmåde ifølge opfindelsen til pumpning af kølemiddel fra et kølemiddelanlæg til en beholder ved hjælp af en stempelkompressorpumpe, og fig. 2 et sidebillede, der skematisk illustrerer en 20 alternativ placering af hovedkomponenterne i et apparat ifølge opfindelsen.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, in which: FIG. 1 schematically shows a method according to the invention for pumping refrigerant from a refrigerant plant to a container by means of a piston compressor pump; and FIG. 2 is a side view illustrating schematically an alternative location of the main components of an apparatus according to the invention.

Fig. 1 viser skematisk fremgangsmåden ifølge opfindelsen til pumpning af kølemiddel, f.eks. freon, fra et køleanlæg eller -apparat 9, hvoraf kun en del er vist, 25 til en beholder 8, og henvisningsnummer 1 i figuren betegner en stiplet linie, der omslutter et pumpeapparat, der indbefatter de komponenter, som er nødvendige til udøvelse af fremgangsmåden. Ud over en stempelkompressorpumpe 2 og en olieseparator 3 dertil omfatter disse 30 komponenter også en varmeveksler 4, som er forsynet med to kamre eller rørsystemer, og en trykreduktionsventil 5. Et af varmevekslerens 4 kamre er indskudt i røret eller ledningen, igennem hvilket kølemidlet afgives til kompressoren 2, d.v.s. sugeledningen 6 nærmest kompressoren, og 35 trykreduktionsventilen 5 er indskudt i ledningen 6 strømningsmæssigt før kompressoren set i retningen af kølemidlets strøm til kompressoren. Røret eller ledningen, der udgår fra kompressoren 2, d.v.s. trykledningen 7, passerer 3 DK 169528 B1 først gennem en olieseparator 3, i hvilken eventuelle olierester i kølemidlet hidrørende fra kompressoren separeres fra kølemidlet og returneres til kompressoren. Kølemidlet passerer dernæst til det andet kammer i var-5 meveksleren 4, før det kan forbindes med en opsamlingsbeholder eller -cylinder 8.FIG. 1 schematically shows the method of the invention for pumping refrigerant, e.g. Freon, from a refrigeration plant or apparatus 9, of which only a portion is shown, 25 to a container 8, and reference number 1 in the figure denotes a dotted line enclosing a pumping apparatus including the components necessary for carrying out the method. . In addition to a piston compressor pump 2 and an oil separator 3 thereto, these components also comprise a heat exchanger 4, which is provided with two chambers or pipe systems, and a pressure reduction valve 5. One of the chambers of the heat exchanger 4 is inserted into the pipe or conduit through which the refrigerant is delivered to compressor 2, ie the suction line 6 is closest to the compressor and the pressure reducing valve 5 is injected into the line 6 flow-wise before the compressor is seen in the direction of the coolant flow to the compressor. The pipe or conduit emanating from the compressor 2, i.e. pressure line 7, first passes through an oil separator 3 in which any oil residues in the refrigerant originating from the compressor are separated from the refrigerant and returned to the compressor. The refrigerant then passes to the second chamber of the heat exchanger 4 before it can be connected to a collection vessel or cylinder 8.

Køleanlægget 9, hvoraf kun en del er vist, og hvis funktionsprincipper forudsættes kendte, omfatter en kølekompressor 12, som har afspærringsventiler 10, 11 10 monteret på henholdsvis sin suge- og trykside. Køleanlæggets 9 kølesystem kan med hensyn til i hvilken form kølemediet fortrinsvis forekommer i dette, opdeles i en gas- og en væskeside, og i zonen mellem disse sider ligger dels kompressoren 12, dels en ikke vist, til systemet 15 hørende ekspansionsventil. Gassiden er betegnet med A, og væskesiden med B, og en stiplet linie gennem kompressoren 12 markerer en tænkt grænse mellem disse sider. Med henblik på overførsel af kølemiddel til beholderen 8 er sugelinien 6 for pumpeanlægget 1 forbundet til både gassiden A og 20 væskesiden B for køleanlægget 9 ved hjælp af to rørforgreninger 13 og 14. Køleanlægget kan derved tømmes for kølemiddel, enten alene fra gassiden A eller alene fra væskesiden B, eller fra både side A og side B samtidigt ved passende indstilling af afspærringsventilerne 10 og 25 11. Når systemet er tømt fra B-siden, vil kølemidlet nå frem til reduktionsventilen 5, fortrinsvis under tryk, og i en væskefase, og en overvejende del af kølemidlet vil blive omdannet til gasfase i trykreduktionsventilen. Kølemidlet passerer dernæst igennem et af kamrene i 30 varmeveksleren 4, som opererer efter modstrømsprincippet, og i hvilken eventuelt væskeformigt kølemiddel i kølemiddelstrømmen successivt opvarmes og derved fordampes. Kølemidlet, der strømmer ind i kompressoren 2, er derved i en gasfase og komprimeres i kompressoren, hvorefter det 35 passerer videre til olieseparatoren 3, hvori eventuel i kølemidlet værende olie fjernes derfra, hvorefter kølemidlet under tryk ledes til det andet kammer i varmeveksleren 4, hvor det successivt køles til flydende tilstand, således DK 169528 B1 4 at det kan ledes til en beholder eller cylinder 8. Kølemidlet, der er afkølet ved trykreduktion i sugeledningen 6, vil således blive opvarmet i varmeveksleren 4 af kølemid-let, der er opvarmet ved kompression i trykledningen, 5 samtidigt med, at kølemidlet i trykledningen 7 køles af mediet i sugeledningen 6.The cooling system 9, of which only a part is shown and whose operating principles are presumed known, comprises a cooling compressor 12, which has shut-off valves 10, 11 10 mounted on its suction and pressure side respectively. The cooling system of the cooling system 9, with regard to the form in which the refrigerant is preferably present in it, can be divided into a gas and a liquid side, and in the zone between these sides is the compressor 12 and partly an expansion valve belonging to the system 15. The gas side is denoted by A, and the liquid side by B, and a dotted line through the compressor 12 marks a thought boundary between these sides. For transfer of refrigerant to the container 8, the suction line 6 of the pump system 1 is connected to both the gas side A and 20 the liquid side B of the cooling system 9 by means of two pipe branches 13 and 14. The cooling system can thereby be emptied of refrigerant, either alone from the gas side A or alone. from the liquid side B, or from both side A and side B simultaneously by appropriately adjusting the shut-off valves 10 and 25 11. When the system is emptied from the B-side, the refrigerant will reach the reducing valve 5, preferably under pressure, and in a liquid phase, and a major portion of the refrigerant will be converted to gas phase in the pressure reducing valve. The refrigerant then passes through one of the chambers of the heat exchanger 4, operating according to the countercurrent principle, in which any liquid refrigerant in the refrigerant stream is successively heated and thereby evaporated. The refrigerant flowing into the compressor 2 is thereby in a gas phase and compressed in the compressor, after which it passes on to the oil separator 3, whereby any oil present in the refrigerant is removed therefrom and the refrigerant is pressurized to the second chamber of the heat exchanger 4. where it is successively cooled to liquid state, such that it can be passed to a container or cylinder 8. The refrigerant cooled by pressure reduction in the suction line 6 will thus be heated in the heat exchanger 4 of the refrigerant heated by compression in the pressure line, 5 at the same time as the refrigerant in the pressure line 7 is cooled by the medium in the suction line 6.

Fig. 2 viser set fra siden skematisk en alternativ anbringelse af hovedkomponenterne i et pumpeapparat ifølge opfindelsen indeholdt i indkapsling 1. Pumpeapparatet 10 omfatter et kompressor 2, en trykreduktionsventil 5, en varmeveksler 4 og en olieseparator 3, og gasformigt eller væskeformigt kølemiddel, der ankommer i sugeledningen 6 i den ved pil angivne retning, vil først passere gennem ventilen 5 og dernæst gennem et af varmevekslerens 4 kamre 15 og vil strømme ind i kompressoren 2 i en gasfase. Når kølemidlet forlader kompressoren, hvori kølemidlets tryk er blevet forøget, passerer kølemidlet igennem olieseparatoren 3 og derfra til det andet kammer i varmeveksleren, hvori kølemidlet køles og fortrinsvis forlader tryklednin-20 gen 7 i en væskefase.FIG. 2 is a side view schematically of an alternative arrangement of the main components of a pumping apparatus according to the invention contained in enclosure 1. The pumping apparatus 10 comprises a compressor 2, a pressure reducing valve 5, a heat exchanger 4 and an oil separator 3, and gaseous or liquid refrigerant arriving in the suction line. 6 in the direction indicated by arrow, will first pass through valve 5 and then through one of chambers 15 of heat exchanger 4 and will flow into compressor 2 in a gas phase. As the refrigerant exits the compressor in which the refrigerant pressure has been increased, the refrigerant passes through the oil separator 3 and thence to the second chamber of the heat exchanger, wherein the refrigerant is cooled and preferably leaves the pressure conduit 7 in a liquid phase.

I afhængighed af de forskellige involverede faktorer, såsom kogepunktet for det medium, der skal pumpes, kan det være nødvendigt at supplere pumpeapparatet 1 med hjælpeapparater, f.eks. et tørrefilter på sugesiden eller 25 en kondensator på tryksiden. Sidstnævnte kan være nødvendigt, når varmeveksleren ikke nedkøler kølemidlet tilstrækkeligt. Trykredutionsventilen vil også fortrinsvis være af en type, som kan indstilles til et ønsket trykfald, således at pumpeapparatet kan anvendes optimalt med alle 30 kølemiddeltyper.Depending on the various factors involved, such as the boiling point of the medium to be pumped, it may be necessary to supplement the pumping apparatus 1 with auxiliary appliances, e.g. a suction side drying filter or a pressure side condenser. The latter may be necessary when the heat exchanger does not sufficiently cool the refrigerant. The pressure relief valve will also preferably be of a type which can be set to a desired pressure drop, so that the pump apparatus can be used optimally with all 30 refrigerant types.

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til muliggørelse af anvendelsen af en stempelkompressorpumpe (2) ved pumpning, fortrinsvis af kølemedier af lavt kogepunkt, og som kan forekomme i både 5 en gasfase og en væskefase, såsom freoner, fra et første kølemiddelkredsløb eller -beholder (9) til et andet kølemiddelkredsløb eller -beholder (8), kendetegn e t ved at forbinde en trykreduktionsventil (5) og et kammer i en varmeveksler (4) af modstrømstypen til det 10 pumpesugekredsløb (6), der er bestemt til forbindelse med det første kølemiddelkredsløb (9) på en sådan måde, at når kølemidlet pumpes, vil dette først passere gennem trykreduktionsventilen (5) og dernæst gennem varmeveksleren (4) ; og ved forbindelse af det andet kammer i varmeveksle-15 ren (4) til det trykkredsløb (7), der er bestemt til forbindelse med det andet kølemiddelkredsløb ellerbeholder (8), hvorved kølemidlet, når dette pumpes, vil ankomme til kompressoren (2) i en gasfase som følge af det trykfald, der optræder i trykreduktionsventilen (5), og 20 opvarmning af kølemidlet i varmeveksleren (4) og vil blive afgivet til det andet kølemiddelkredsløb eller -beholder (8), fortrinsvis en væskefase, som følge af trykforøgelsen dannet i kompressoren (2) og af køling af kølemidlet i varmeveksleren (4). 25A method of enabling the use of a piston compressor pump (2) in pumping, preferably of low boiling point refrigerants, which may occur in both a gas phase and a liquid phase, such as freons, from a first refrigerant circuit or container (9) to a second refrigerant circuit or container (8), characterized by connecting a pressure reduction valve (5) and a chamber in a countercurrent heat exchanger (4) to the pump suction circuit (6) intended for connection to the first refrigerant circuit (9) ) in such a way that when the refrigerant is pumped, this will first pass through the pressure reducing valve (5) and then through the heat exchanger (4); and by connecting the second chamber of the heat exchanger (4) to the pressure circuit (7) intended for connection with the second refrigerant circuit or container (8), whereby the refrigerant, when pumped, will arrive at the compressor (2) in a gas phase due to the pressure drop occurring in the pressure reducing valve (5) and heating of the refrigerant in the heat exchanger (4) and will be delivered to the second refrigerant circuit or vessel (8), preferably a liquid phase, as a result of the pressure increase formed in the compressor (2) and by cooling of the refrigerant in the heat exchanger (4). 25 2. Apparat til muliggørelse af anvendelsen af en stem pelkompressorpumpe (2) til pumpning, fortrinsvis af kølemidler af lavt kogepunkt og forekommende i både en gasfase og en væskefase, såsom freoner, fra et første kø lemiddel kreds løb eller -beholder (9) til et andet 30 kølemiddelkredsløb eller -beholder (8), kendetegn e t ved, at apparatet omfatter en trykreduktionsventil (5) og en varmeveksler (4) af modstrømstypen, der omfatter to kamre eller rørsystemer; at ventilen (5) og et varmevekslerkammer er forbundet til kompressorsugekredsløbet 35 (6), der er bestemt til forbindelse med det første kølemid- DK 169528 B1 6 delkredsløb (9), således at når kølemidlet pumpes, vil dette først passere gennem trykreduktionsventilen (5) og dernæst gennem varmeveksleren, at det andet varmevekslerkammer er forbun-5 det til det kompressortrykkredsløb, der er bestemt til forbindelse med det andet kølemiddelkredsløb ellerbeholder, hvorved kølemidlet, når dette pumpes, vil ankomme til kompressoren i en gasfase som følge af det trykfald, der er dannet i reduktionsventilen (5), og opvarmning af 10 kølemidlet i varmeveksleren (4), og hvorved kølemidlet afgives til det andet kølemiddelkredsløb eller -beholder (8), fortrinsvis i en væskefase, som følge af den trykstigning, der er dannet i kompressoren (2), og afkølingen af kølemidlet i varmeveksleren (4).Apparatus for enabling the use of a piston compressor pump (2) for pumping, preferably of low boiling refrigerants and present in both a gas phase and a liquid phase, such as freons, from a first refrigerant circuit or vessel (9) to a second refrigerant circuit or container (8), characterized in that the apparatus comprises a pressure reducing valve (5) and a countercurrent type heat exchanger (4) comprising two chambers or pipe systems; the valve (5) and a heat exchanger chamber are connected to the compressor suction circuit 35 (6), which is intended for connection to the first refrigerant subcircuit (9), so that when the refrigerant is pumped, this will first pass through the pressure reducing valve (5). ) and then through the heat exchanger that the second heat exchanger chamber is connected to the compressor pressure circuit intended for connection with the second refrigerant circuit or container, whereby the refrigerant, when pumped, will arrive at the compressor in a gas phase due to the pressure drop. formed in the reducing valve (5) and heating the refrigerant in the heat exchanger (4), thereby delivering the refrigerant to the second refrigerant circuit or container (8), preferably in a liquid phase due to the pressure rise formed in the the compressor (2), and the cooling of the refrigerant in the heat exchanger (4).